射孔参数优化设计培训手册

射孔参数优化设计培训手册北京雅丹石油技术开发有限公司2010年5月目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、射孔参数优化设计理论3\o"CurrentDocument"1.1射孔系统对油气井的影响31.1.1射孔过程对油气井产能的影响分析31.1.2射孔几何参数对油井产能的影响分析31.1.3射孔压差对产能的影响分析41.1.4射孔液对产能的影响分析41.1.5砾石充填对油井产能的影响分析4\o"CurrentDocument"1.2射孔参数优化设计过程5S1.2.1射孔表皮系数〃的计算71.2.2钻井伤害区域对射孔表皮的影响101.2.3井斜表皮系数121.2.4局部射开地层的表皮系数121.2.5砾石充填完井的特有表皮系数七的计算13.一一s.1.2.6总的表皮系数t的计算151.2.7射孔参数优化设计计算16\o"CurrentDocument"1.3套管强度的校核16\o"CurrentDocument"1.4射孔负压设计171.4.1美国岩心公司计算公式18\o"CurrentDocument"1.4.2美国Conoco公司计算公式18\o"CurrentDocument"二、射孔参数优化设计功能18\o"CurrentDocument"2.1射孔优化设计软件简介18\o"CurrentDocument"2.2软件的主要模块192.2.1系统构架方案192.2.2系统详细设计方案19\o"CurrentDocument"2.3软件的主要功能212.3.1负压射孔优化设计212.3.2分层的表皮系数的计算，分层产能的计算，合层开采各层产能比的计算。222.3.3套管强度校核222.3.4射孔数据库管理222.3.5常规井射孔参数优化设计计算232.3.6水平井射孔参数优化设计计算232.3.7防砂井产能预测及效果评价232.3.8出砂预测模块242.3.9射孔参数敏感性分析24\o"CurrentDocument"三射孔优化设计计算结果分析25\o"CurrentDocument"3.1射孔深度与油井产能之间的关系253.2射孔孔径与油井产能之间的关系263.3射孔孔密与油井产能之间的关系27\o"CurrentDocument"3.4射孔相位角和油井产能之间的关系27一、射孔参数优化设计理论自1932年美国加利福尼亚州洛杉矶MO油田首次采用射孔完井以来，至今已有65年的历史，目前它已成为国内外各油田所采用一种最主要的完井方法。从整个钻井、开采、采油过程来看，射孔完井是这个大系统中的一个子系统，而就射孔完井本身而言，所要考虑的因素也是很多很复杂的；因此必须把射孔作为一个系统工程，针对不同储层和油气井特性，优化射孔设计和射孔工艺。射孔对油井产能的大小有很大的影响。如果射孔作业得当，可以在很大程度上减少钻井对储层的损害，使油井产能达到理想；反之会对储层造成极大的伤害，从而降低油井产能。射孔参数优化设计的目的就是针对不同的储层和不同的射孔目的，对射孔器、射孔条件、射孔方法进行优选。对于出砂油田井区来说，必须考虑砾石充填防砂完井等的特殊性，把防砂的因素考虑到整个射孔系统中来，把油井出砂与否作为射孔优化设计的约束条件。1.1射孔系统对油气井的影响1.1.1射孔过程对油气井产能的影响分析射孔时聚能弹产生的高速高压金属射流穿透套管和水泥环进入地层，形成一个孔道。套管、水泥环、岩石受到高温、高压射流冲击后变形、破碎和压实，在射孔孔道的周围就会产生一个压实损害带。一般情况下这一压实损害带厚度约为0.64〜1.27cm，渗透率下降为原始渗透率的7%〜20%，如图1所示。图1射孔损害示意图由于射孔过程中通常可形成压实带及固相堵塞，因此增大了地层流体流向孔眼的流动阻力，从而降低了油井的生产能力。1.1.2射孔几何参数对油井产能的影响分析射孔几何参数包括孔密、孔深、孔径、射孔相位、布孔格式等参数。若射孔几何参数选择不当，将会引起流动效率的降低。对于防砂射孔完井来说，孔密和孔径相对更重要一些，它们对油井的产能的影响比较大。射孔几何参数越不合理（如孔密很低、射孔相位少、孔深很小等），附加压降将很大，油井的产能将越低。1.1.3射孔压差对产能的影响分析正压射孔可使井筒内的流体在正压差的作用下侵入储层，若流体是损害型的，将对储层造成严重的伤害。同时射开的孔眼得不到清洗，一些固相物质堵塞在孔道内，使孔眼导流能力下降。而过大压差的负压射孔可能会造成胶结疏松地层微粒运移、堵塞吼道。并使疏松地层出砂和坍塌，从而产生极大的地层伤害。所以，只有选择合适的负压射孔才可以避免有害流体的侵入，还可以使地层流体在射孔的瞬间由负压差的作用形成较强的冲洗回流，冲洗射孔孔道，减轻压实影响，从而提高射孔井产能。1.1.4射孔液对产能的影响分析射孔液对地层的伤害主要包括固相侵入和液相侵入两个方面。侵入的结果是降低地层的渗透率。如果射孔弹能够射穿钻井泥浆污染带，地层在受到钻井伤害以后，再进一步受到射孔液的伤害。液相侵入地层的伤害主要表现在：地层粘土矿物发生水化、膨胀、分散、运移；与地层液体作用发生乳化及化学沉淀；发生水锁及贾敏效应；岩石的润湿反转等。液相的侵入不仅降低地层的绝对渗透率，还可能使油的相对渗透率大大降低。1.1.5砾石充填对油井产能的影响分析油气在砾石充填射孔孔道内流动时，流动是线性的，并可产生明显的压力降。经过分析研究，此压力降可用以下的关系式来表达：LuBqc\q\2NP=1.5014x10-5x0.888p"尚+0.6220x9.1x10-13pB2Lp\（1—1）2KAgopo"aJ式中：A「-孔道总的横截面积,m2；B厂原油体积系数，无量纲；k「孔道材料的渗透率，um2；L―孔道长度，m；q广每个射孔的流量，tld；AP--孔道压降，MPa；p=1.47x1071K0.55，m-1；g

旦--流体粘度，mPa-s；p-流体密度，g：cm3。此式中，第一项为达西流对压力降的影响，第二项为非达西流对射孔孔道压力降的影响。从式1.1中我们可以看出，孔眼直径的变化对压降的影响是很大的。通过孔道截面过高的压力降可将井的生产能力降低到不可接受的水平，特别是在低压油藏，而且如果压力降增加到微粒可流动并切割衬管时，这个压降就会伤害带眼衬管。因此，对于砾石充填防砂射孔完井的油井来说，重要的射孔几何参数是射孔直径和有效射孔密度。1.2射孔参数优化设计过程根据油田井区的储层性质和砾石充填防砂完井的目的，为了达到预定的产能和防砂效果，实现油井的稳定无砂生产，对射孔进行优化设计，使之在设计的条件下发挥出油井的最高效率是很有必要的。因此，对射孔弹、射孔条件、射孔方法以及射孔防砂综合考虑的情况进行优化设计是防砂射孔完井关键的一环。以下分别讨论射孔的各个环节的具体的优化设计过程。产能比或产能是射孔参数优化设计的目标函数，针对油田储层为疏松砂岩，胶结程度差，同时蒙脱石含量高的地质特征，在考虑产能比的同时，还要考虑套管的受损害程度。射孔井产能qp及产能比PRI的计算过程如下:完善井的产能为:(1—2)(1—3)(1—4)2rKH(p—p)

，pBInG/尸)(1—2)(1—3)(1—4)射孔井的实际产量为:2兀Kh(p—p)

qp—pB[l'ir(/r)】S]

ooewt射孔井的产能比为:PRI=We1J，)ln(r/r)+S式中：q,—完善井的产量，t/d；q--射孔井的产量，t/d；K--地层渗透率，rm2；R一原油粘度，mPa-s；B-原油体积系数，m地下/m地上;p-地层压力，MPa;p―井底压力，MPa；r广油井泄油半径，m；r-井眼半径，m；PRI--射孔井产能比，无因次；S"射孔井总的表皮系数，无因次；h"总的油层厚度，m。射孔优化设计的主要目标是使射孔井的产能比尽可能的高，使油井的产能达到预期的目的。由上式可以看出，产能比的计算就归结为计算总的防砂射孔完井的表皮系数，为了计算产能比，首先必须知道总表皮系数S,。而表皮系数S,的函数表达式中基本上包括了所有的地层参数和射孔参数的影响，因此在计算表皮系数并得到最大的产能比的过程就是对射孔参数的优化组合的过程。其计算过程如下：根据理论分析和大量的实验研究的结果表明总的表皮系数S,是射孔参数（孔深、孔径、相位角、孔密、射孔环境）和地层参数（地层非均质性和渗透率降低系数）的函数。它包括由于射孔和地层渗透率降低引起的表皮系数。总的表皮系数可由下式表示:(1—5)式中：S"总的完井表皮系数;sf-局部射开地层的表皮系数；bf-打开流动的部分地层，无量纲;y--校正系数，无量纲；sp-射孔表皮系数；5--井斜表皮系数；tdSg-防砂射孔完井特有的表皮系数。其中射孔表皮系数Sp表征了与裸眼井相比射孔井的有效性，Sg是防砂射孔砾石充填完井特有的表皮系数，它表征了砾石充填对油井产能的影响程度。1.2.1射孔表皮系数Sp的计算射孔产生的表皮系数由下列几个元素组成：S=SH+SV+Sb+Sd(1-6)式中：S-由射孔产生的表皮系数，无量纲；SH-水平的或平面流表皮系数，无量纲；S"-垂直向的或收敛流动的表皮系数，无量纲；S祯-由井筒影响产生的表皮系数，无量纲；S^-由射孔周围受伤害区域产生的表皮系数，无量纲。虽然射孔器材检测中心模拟地层温度和地层压力对各种射孔弹均已进行混凝土和贝雷砂岩靶的试验，向我们提供了一个准确的穿深数据和孔径数据，但是由于混凝土靶和贝雷砂岩靶的抗压强度、孔隙度、渗透率等各项指标与试验地层条件下的数据不可能相同，因此必须将试验数据进行折算，将地面试验所得到的穿深和孔径数据转换成井下条件的实际穿深和孔径，经过各方面的比较和研究，我们决定使用一种简单而精确的方法来进行计算，具体转换计算如下：侵入深度的换算：L=Lexplo.145x0.086(C-C)](1-7)式中：Lp-井下侵入深度，m；L-在参考地层中的总目标侵入深度，m；C--地层岩石的抗压缩强度，MPa；C-参考地层的抗压缩强度，MPa。入口孔眼尺寸的换算：套管强度控制了射孔孔眼尺寸的大小。对于高速度喷射的深度射孔弹，各种钢级套管的入口孔眼尺寸由下式计算：d=t；2250+4.2x)/(2250+4.2x)]05d(1-8)式中：d--井下套管上的入口孔眼直径，m；d,-参考套管上的入口孔眼直径，m；x--井下套管的布氏硬度，无量纲；

X--参考套管的布氏硬度，无量纲；对于抛物线型或半球型低速喷射的射孔弹入口孔眼尺寸由下式确定：d=C/bd(1—9)式中：b--井下套管的屈服强度，MPa;b参考套管的屈服强度，MPa；为计算的方便引入了无因次量：无因次射孔孔眼间距hD=(h/L)耻7七(1—10)其中：h=1/(DEN/(360/9))；式中：hD--无因次射孔间距，m；h--射孔孔眼垂直间距，m；DEN--射孔密度，孔/米；9--射孔相位角，度；Lp--井下射孔孔眼长度，m；、--地层水平渗透率，pm2；k--地层垂直渗透率，pm2。无因次射孔孔眼半径rpD=(rp/2h)(1+K/kH)(1—11)rpD=(rp/2h)(1+K/kH)(1—11)无因次井眼半径r=r/(L+r)(1—12)式中：rD-无因次井眼半径，m；r广实际井眼半径(用钻遇油层时的钻头半径)，m；Lp--射孔孔眼长度，m。平面流效应表皮系数sh的计算SH=ln(r/r)(1—13)

其中七为有效井眼半径由下式给出:1L0=0。r=\4p(1-14)夹［%(r+L)0n0o七是常数，由表1给出。表1各种相位下的计算常数以0值射孔相位(°)a00/3600.2501800.5001200.648900.726600.81345/1350.86030/1500.912表2各种相位下的参数a、a、b和b的值1212射孔相位(°)a11a2^-212b1b20/360-2.0910.04535.13131.8672180-2.0250.09433.03731.8115120-2.0180.06341.61361.777090-1.9050.10381.56741.693560-1.8980.10231.36541.649045/135-1.7880.23981.19151.639230/150-1.6700.34601.02431.6300表3各种相位下的参数七和％值射孔相位(°)c1——1r2c20/3600.162.6751800.0264.5321200.00665.320900.00196.155600.00037.50945/1350.0000468.79130/1500.0000089.930垂向汇聚效应表皮a的计算Sy=10ahDb-lrb^(1-15)其中a=alogr+a(1-16)110pD2b=4rd+b2(1-17)式中的a1、a2、b1、b2由表2给出。井筒效应表皮S祯的计算

(1—18)Swb=cec2rwD其中c1、c2随相位角而变化由表3给出。(1—18)④射孔伤害区域的表皮系数sp④射孔伤害区域的表皮系数sp』的计算:'r'SPdLp(1—19)1.2.2钻井伤害区域对射孔表皮的影响由于钻井过程会对油气井井眼周围的区域造成不同程度的伤害，所以我们必须考虑井筒周围钻井伤害区域的影响。首先要确定油井钻井过程中的污染参数。污染程度正确性的确定方法应该是通过室内岩心伤害试验来加以确定，但是对油田各地层层系的岩心进行这种实验，工作量及费用是很巨大的，难以真正实现。因此我们从测井等综合井筒资料入手，综合评价钻井过程中对油气层造成的污染与损害程度，为优化射孔提供所需参数，进行优化设计。根据油田所能提供的资料，可以利用测井资料评价钻井对油气层造成的污染和伤害。①污染半径的确定rdd<(1000rrdd<(1000r*+1000x1.728KT^PLw叩10001-1000r>(1—20)式中：AP--钻井压差，MPa;r-井眼半径，m;K--径向渗透率，rm2；T--浸泡时间，天；4--孔隙度，小数；r--泥浆滤液粘度，mPa-s；rdd--泥浆滤液浸入半径，m。②钻井污染程度(kd/ko)的确定：可以通过室内钻井液污染实验或通过区域评价估算油气层污染程度。由于实际条件的限制，我们采取比较方便的半定量评价方法来进行(1—21)若:计算：对于产层深度小于3000米，评价如下：宜/p]-Ik-0.2037-T0.668]>1.731312，

贝U：Kd/K=0.2〜0.35(1-22)(1—21)若:若：\ap/P]・K-0.185986L/R1111336.V0.116025-llg•日1。.03>0.06378dsmfwshmfo(1-23)贝U：Kd/K=0.4〜0.6(1-24)否则为轻度污染，Kd/K=0.65〜0.8(1-25)式中：IAP/P]=(P—P)/P,为超平衡压力系数；(1-26)钻井液压力，MPa；P--地层压力，MPa；sVsh-储层的粘土矿物绝对含量；R时/Rw--钻井滤液电阻率与地层水电阻率之比值；%•之--钻井液滤液和原油在储层条件下的粘度积，其中七和七的单位均为mPa•s。上述评判方程七/K。可根据产层敏感度指标确定：a、粘土绝对含量Vh<7%；b、粘土中蒙脱石或伊/蒙混层的相对含量<10%；c、钻井液的pH值小于9；d、地层水中的62+、Mg2+含量占地层水总矿化度的百分含量<8%。若产层的条件有两个或两个以上满足上述条件，取上限(低伤害)，否则取下限(高伤害)。对于射孔孔眼的长度没有延伸到超过钻井伤害区域的射孔，用如下的表达式(27)对射孔表皮系数进行修正-1In式中：sp-修正的射孔表皮系数，无量纲;(1-27)-1In式中：sp-修正的射孔表皮系数，无量纲;Kdd--地层伤害带的渗透率，Rm2；七--地层伤害带的半径，m；S--当射孔孔眼终止于地层损害带内部时由边界效应引起的拟表皮系数，由表4给出。一般情况下，当七＞1.5(r+L)时忽略不计。对于孔眼长度穿过地层伤害区域的射孔，由以下式子修正油井的半径和孔道长度:(1—28)(1—29)kL'■L—[1—(~~dd-)](1—28)(1—29)气■r^+[1—(-)]r式中：L「-修正的射孔孔道长度，m；r'--修正的井眼半径，m。w用L'和r代替L和r来确定S，S和S。pwpwHwbpd1.2.3井斜表皮系数利用Cinco-L等人提出的井斜表皮系数5计算如下:td式中：htD(K)式中：htD(K)t'=tani—『tand"1KhdJlOg10(1—30)(1—31)(1—32)hD-无量纲地层厚度，无量纲;0d0d--井斜(总井斜或井斜角，真地层倾角，即井筒产生的与生产层虚正交所形成的角)，(°);0,-调整井斜，(°)。1.2.4局部射开地层的表皮系数S=1.35bf、0.825iK~lnh—h+7I』KVCK~HMkV-0.49+0.1lnhI，Vln(r)-1.95wc(1-33)式中：r=(r)expwcwi0.2126)+2.753hIt)(y>0时)(1-34)当：0<z"h<0.5时，用上述方程；当z/h>0.5时用G-z/h)代替z/h。mtmtr--校正的井筒半径，m,y=0时，r=ry--砂岩顶部与顶部射开层段之间的距离，m；z广y+h/2）、--射开层段的油层厚度，m。(1-35)1.2.5砾石充填完井的特有表皮系数七的计算图2显示了理想的射孔砾石充填构形。地层中通常没有打开的射孔孔道，但有粗糙的球型体，球型体内砾石取代了地层砂。从油藏边界到井筒的压力降是一个来自井筒附近区域收敛流动的压力降（图2中的△p1）和一个通过水泥、套管和尾管穿过孔道的压力降（图2中的△p2）。△%的计算如下：¥=0.0068岁C+Dq2）式中：AP]--油藏中的压力降，MPa;(1-36)其中C=I"2七义[ln(0.472二)+S]

3281Khr(1-37)S=Sd+Sf+sd(1-38)S=Spd+Sbf+%式中：h「—总的地层厚度，m；K--地层渗透率川m2；S--表皮系数；r-泄油半径，m；r-油井半径，m；R--原油粘度，mPa-s；气--原油体积系数，无量纲。2.3x10-14B2pD—1.7673xo~&h2

p11

p(土-上ddrrwdd1)+p」/rdd(1-39)式中：hp--射开厚度，m；r^--井筒周围伤害区域半径，m；(1-40)(1-41)pdd=3.281x2.33x1010(。00K)12°1，m-1；pf—3.281x2.33x1010(1000K)-1.201，m-1；匕--钻井伤害区域的渗透率，pm2；K--地层渗透率，pm2。(1-40)(1-41)图2图2理想的砾石充填示意图AP2的计算可以由下式确定:10-13pB2LpLpBqAP=1.5014x10-5x0.888pq下&+0.6220x9.1xg10-13pB2Lp(1-42)式中：AP--射孔孔道中的压力降，MPa；A,-孔道总的横截面积，m2；Kg--孔道材料的渗透率，pm2；

Lp--孔道长度，m,(注意，与在孔道中的压力损失相比，在砾石充填中和筛管中的压力损失可忽略不计)。qo-单个射孔孔道的流量，t/d；1.47乂107P=3.281x—j，m-i(1-43)g从油藏到井筒的总压降是AP1与竺之和。表皮系数S由下式确定：gKhS=6.6604x104AP1412B—(1-44)ooo式中：AP--射孔孔眼中的压力降，MPa；q。-单个射孔孔眼的流量，td；h--射孔间的间距，m；K--地层渗透率，rm2；Sg--由射孔孔道引起的表皮系数，无量纲。表皮系数的达西和非达西成分可分别由以上方程确定。砾石充填的表皮系数可加到其他表皮系数的成分中来获得完井表皮系数的复合值。1.2.6总的表皮系数St的计算我们首先要确定校正系数Y，当Y确定以后，就可以用前面所述的计算总的表皮系数的公式来计算了。Y的值决定于钻井伤害区域的半径与地层各向异性的比值。下面我们用一套简单而精确的方法来计算Y值。如果射开流动的层段是从生产层的顶部开始，那么：T°gi。fh)f\r0.33f、rp0.66-0.62dd+1.12ddrhh'<p><p>0.33(1-45)T°gi。fh)f\r0.33f、rp0.66-0.62dd+1.12ddrhh'<p><p>0.33(1-45)或者如果求得的Y小于1.0,那么将其设为1.0。如果射开层段不是从生产层的顶部开始，那么上述方程变为：

(0.66-0.62I0.33ddchIp/((0.66-0.62I0.33ddchIp/(+1.12Irddchp0.33(1-48)当j>0.05/，时，用方程(1-45)，当j<0.05/，时，使用方程(1-48)。对于各向异性的地层，需要进行附加的修正：h*)瓦(1-49)'Vh'=(h)乌(1-50)'V将修正后的h,和h替换方程(1-2)到(1-5)中的hp和七进行计算。对于非均质的地层，还要修正射孔孔眼半径：r_-一、=(苛)(1+4七/(2-51)将修正后的有效射孔孔眼半径代替以上各式中的r,进行计算。1.2.7射孔参数优化设计计算产能比是射孔参数优化设计的目标函数，在以上将总的完井表皮系数计算出来的基础上，根据(1-4)式，即可将给定的井的产能比计算出来，产能比的大小表示了给定井在一定的射孔完井条件下的完善程度。PRI=1此/D1n(r/r)+S在一口给定的油井进行射孔之前，对数据库中的所有的射孔弹进行计算，然后根据产能比的大小进行排序，产能比最大的射孔弹为最优。因此可以根据程序优化计算出来的结果来使用射孔弹，使油井的能量得以最大程度的发挥。1.3套管强度的校核射孔作业过程是影响套管抗挤压强度的重要因素，在对射孔套管抗挤压的理论和实验研究的基础上，引入一个抗挤压能力降低系数％来描述射孔对套管抗挤压能力的影响，表达式如下：crpcrc(2-52)(2-53)2000r-f360x1000PHA-DEN-pcrpcrc(2-52)2000r-f360x1000PHA-DEN-p-2000rp90兀.PHA8rp—D-10r+sinI8rp—D-10(2-54)式中：Prp--射孔套管的抗挤毁压力，MPa；P「-无孔套管的抗挤毁压力，MPa；K-射孔套管抗挤毁能力系数;K--强度降低系数；PHA--相位，角度(0相位时取PHA=360°)；DEN--孔密，孔/米；r-射孔孔眼半径，m；D0--套管外径，m；t--套管壁厚，m；f--孔边应力集中系数，对J-55套管，f=1.7;对N-80取f=1.48。研究表明：孔密、孔径、相位、套管初始椭圆度、套管材质和壁厚都对K,值有影响。对同类型的套管，在保证Kc>0.95或K<0.05的前提下认为是安全的。因此在对射孔参数进行了优化选择了之后，将选用的射孔弹的各个参数和油井所用套管的参数输入程序，利用以上方法可以对套管的强度进行校核，以防止使用了不合适的射孔参数对套管造成严重损害而导致油井的破坏。1.4射孔负压设计负压射孔时，在负压射孔的瞬间，由于负压差的存在，可使地层流体产生一个反向回流，冲洗射孔孔眼，避免孔眼堵塞和射孔液对储层的损害。因此负压射孔是一种保护储层、提高产能的射孔方法。负压射孔的效果已被现场实践和室内实验所证实。但负压过大会引起地层出砂并损害套管，负压值过低又不能起到负压作用。因此必须对射孔负压值进行合理的设计。目前国内外公认的确定最小有效负压值的方法有以下几种：1.4.1美国岩心公司计算公式ln(0.2△尸)=5.471-0.3668ln(l000K)(2-55)式中：AP--负压差值，MPa；K--油层渗透率，rm2；1.4.2美国Conoco公司计算公式Ap=0.8xAp.+0.2xAp(2-56)由地层渗透率确定最小有效负压差Ap:minAp.■17.240/K0.3(2-57)Ap.=17.240/(1000K)0.3Ap由邻近泥岩声波时差确定：若DT>300心/mAp=24.132—0.03993DT(2-58)若DT<3003/mAp=井下管柱和水泥环的最大安全压力(MPa)。以上各式中：Ap---最大允许负压差，MPa；Apmin--最小有效负压差，MPa；Ap--合理负压差，MPa。在以上的公式中，根据油田井区的情况计算之后确定合理的射孔负压差。二、射孔参数优化设计功能2.1射孔优化设计软件简介油气井射孔优化设计软件是在射孔完井电模拟和有限元数值模拟研究成果的基础上设计完成。软件在常规射孔优化中，以射孔井产率比和套管强度降低值为目标，针对作业的储层，对不同的枪、弹系列预测各种射孔参数组合下的产率比及套管强度降低值，它进行多种方案的对比，确定以产率比高、套管强度降低值低的为最优方案。软件在防砂井中以相对流体压降作为最优射孔方案的第一因素，同时兼顾常规射孔优化结果，结合井的实际情况判断最优方案。该软件易于使用，在油气井射孔与完井设计中具有国内领先水平，其中防砂的射孔优化设计为国内首创。2.2软件的主要模块2.2.1系统构架方案（一）出砂预测模块出砂指数法地层孔隙度法声波时差法斯伦贝谢法（二）射孔参数优化设计模块表皮系数计算射孔参数对油井产能的敏感性分析射孔负压设计常规井射孔参数优化设计计算水平井射孔参数优化设计计算套管强度的校核污染程度计算2.2.2系统详细设计方案（一）出砂预测模块软件主要采用了出砂指数法、孔隙度法、声波时差法和斯伦贝谢法来预测地层出砂；油井临界生产流速计算；临界生产压差计算。1）出砂指数法利用出砂指数预测地层出砂是一项较为复杂的处理、分析、计算过程，首先要对声波时差及密度测井等资料进行曲线数字化、计算、选择，求得岩石强度的有关参数，然后计算处理得到不同井深的出砂指数。出砂指数就是衡量地层强度大小的相对量值。2）地层孔隙度法地层孔隙度作为衡量油藏是否出砂的标准，使用起来有一定的局限性，孔隙度反映了油藏的胶结程度。至今，大多数出砂预测模型都是根据油藏平均孔隙度的大小来判断地层孔隙是否出砂。3）声波时差法通常采用声波在地层中传播时差Atc的最低临界值进行出砂预测。声速测井资料可以用来计算地层强度方面的性能参数，利用声波在脆性砂岩中传播的剪切波和压缩波的声波时差数据，可以确定油藏的很多参数；另外声波传递时间可用来确定地层强度，因此，可以用来确定地层的稳定性。4）斯伦贝谢法斯伦贝谢认为地层出砂与剪切模量和体积模量有关，他们根据力学相关知识，提出了相关公式，并根据现场的经验给出了判断准则。（二）、射孔参数优化设计模块1）表皮系数计算根据理论分析和大量的实验研究的结果表明总的表皮系数是射孔参数（孔深、孔径、相位角、孔密）和地层参数（地层非均质性和渗透率降低系数）的函数。软件提供了射孔表皮系数；局部射开地层的表皮系数；钻井伤害区域表皮系数；井斜表皮系数；砾石充填完井的特有表皮系数等的计算。2）射孔参数对油井产能的敏感性分析软件将射孔参数作为变量，将油井产能比作为目标函数进行敏感性计算。通过软件计算可以得到射孔深度与油井产能之间的关系；射孔孔径与油井产能之间的关系；射孔孔密与油井产能之间的关系；射孔相位角和油井产能之间的关系。3）射孔负压设计负压射孔是一种保护储层、提高产能的射孔方法。但负压过大会引起地层出砂并损害套管，负压值过低又不能起到负压作用。因此必须对射孔负压值进行合理的设计。软件选用了美国岩心公司计算公式；美国Conoco公司计算公式。4）常规井射孔参数优化设计计算对常规抽油井进行射孔参数设计计算。产能比是射孔参数优化设计的目标函数，油井出砂与否是射孔优化设计的约束条件。在一口给定的油井进行射孔之前，对数据库中的所有的射孔弹进行计算，然后根据产能比的大小进行排序，产能比最大的射孔弹为最优。因此可以根据程序优化计算出来的结果来使用射孔弹，使油井的能量得以最大程度的发挥。5）水平井射孔参数优化设计计算对水平抽井进行射孔参数设计计算，根据计算所得到的产能比的大小对其进行排序，得出最优的一组射孔参数，优选出适合所选油井的效果最好的一种射孔弹。6）套管强度的校核在对射孔参数进行了优化选择了之后，将选用的射孔弹的各个参数和油井所用套管的参数输入程序，利用以上方法可以对套管的强度进行校核，以防止使用了不合适的射孔参数对套管造成严重损害而导致油井的破坏。7）污染程度计算对油井污染程度和气井污染程度进行计算，定量分析其污染深度及污染程度，可适用油基泥浆和水基泥浆。2.3软件的主要功能2.3.1负压射孔优化设计分别确定合理的负压差，校核套管强度降低系数，进行负压射孔的参数优化等。

2.3.2分层的表皮系数的计算，分层产能的计算，合层开采各层产能比的计算。选择目标层：2.3.3套管强度校核Example井的套管型号为改麦生产压差，计算结果麦化套管强度降低系数Kj2.3.4射孔数据库管理建立国内常用的射孔弹的性能参数的数据库，设订为开放式设计，用户可以根据实际情况添加、删除以及修改各项参数。当前选中油井：Example数据源打开工程甘选择目标层：2.3.3套管强度校核Example井的套管型号为改麦生产压差，计算结果麦化套管强度降低系数Kj2.3.4射孔数据库管理建立国内常用的射孔弹的性能参数的数据库，设订为开放式设计，用户可以根据实际情况添加、删除以及修改各项参数。当前选中油井：Example数据源打开工程甘1基本数据射孔弹库忧化设计压差设计强嚣计IPR曲携产能预测设计结果fO退出次据管理（日数据管理（①射孔参数忧化设计（0）防砂井产能预测及效果评价（Q）射孔参数敏感性分析出砂预测模块（分结果显示（E）帮助（中添加记录删除记录返回射孔弹型号射孔密度C孔/米）射孔相位角〔度）混凝土靶孔深（E）混凝土靶孔径（m）钢靶孔径（m）k+HYD42-150—1(HB)聚能射孔弹1290.529.0065.0065中国1昭1一1立1一1CDQ）聚能射孔弹1690.135.0055.009中国YDS1—1R—W（HB）聚能射孔弹1290.21.007.007中国T瞰一1R—1钏）聚能射孔弹1390.309.0078.0077中国其73—1R—1（DQ）聚能射孔猝2090.395.0085.0085中国也於一1即一102T）聚能射孔弹1690.34.009.0091中国其7：m—1R一明成D聚能射孔窖1690.373.0084.0091中国也花一1立|一1（即）聚能射孔弹1690.313.0076.0097中国其7：m—1R—2CHB）聚能射孔猝1690.35.0083.0085中国YD89-1R—1（叫）聚能射孔律2090.5.009.0088中国YD89-15[l—3伽）聚能射孔律1690.534.0116.0125中国YD89-1R—：MQ：J）聚能射孔律2090.485.01.01中国YD89-1R—1康C）聚能射孔律1990.425.009.01中国YD89-1R—1心I）聚能射孔律1890.508.0098.0098中国m花一1即一1口留）聚能射孔弹2060.487.011.011中国其爽一1R—1但X）聚能射孔猝1690.44.0092.0097中国m花一1RY0（B）聚能射孔弹1690.45.0098.0105中国其1史一1R—1（XB）聚能射孔窖2090.5.012.012中国即1冀一1胡一1血）聚能射孔薛1690.604.011.012中国HH02-150—2S伽燎能射孔弹1690.639.0116.0127中国m冀一比口一1Cu）聚能射孔律2090.529.01.01中国其1史一1R—1（HB）聚能射孔窖1690.58.0114.0127财油气井射孔参数优化设计软件_当前选中油井:ExampLiB数据管理（E）数据管理（山射孔参数忧化设计（0）防砂井产能预洌及薮果评价（Q）射孔卷数敏感性分析（Q出砂预洌模其基本数据星1射孔弹库点计压差设计强房计3^IPR.而以产能预刨虑果f2.3.5常规井射孔参数优化设计计算射孔弹忧化设计结果射孔弹忧化设计结果射孔理型号孔密(孔/米)孔在(m)孔漂Cm)射孔相伸角射孔井产能比套管强度降低系数(%)►89-DF4DRDX-1161.09000001102686E-02.42200002090.70111.1153102-DF40EDX-5-90201.4999999664T239E-02.590.68592.7196102-BF40RDX-5-60201.4999999664T239E-02.560.64982.6138102-DP43RDX-1-90181.1699999682&053E-02.55699998190.58071.4&03127-DP46RDX-90181.20000001043081E-02.68199998190.56041.53T8不米弹-IIF46RM-1-叩161.4999999664T239E-02.73499995490.55512.1355102-DP43RDX-1-60181.16999996826053E-02.55699998160.5241.4209127-BF46RDX161.20000001043081E-02.68199998190,50511.3564127-DP46EDX-60181.20000001043081E-02.68199998160.49421.4952小米弹-DP46RDXT-W~161.4999999664T239E-02.73499995460,49332.0697大孔径-DH44-1-261.82000007480383E-02.19200000145.4T384.9313双复成-161.09999999403954E-02.58999997390.46891.1362计莒结果返回2.3.6水平井射孔参数优，化设计计算*-HF4uFHX-l厂地层参数流体参数井筒半径rw油层厚度h|0,12油层上边界与井筒中心的距禺d[3水平井泄油半径sh|50油层水平渗透率Kh|0.52.3.6水平井射孔参数优，化设计计算*-HF4uFHX-l厂地层参数流体参数井筒半径rw油层厚度h|0,12油层上边界与井筒中心的距禺d[3水平井泄油半径sh|50油层水平渗透率Kh|0.5水平井段长度L,300油房垂宜渗透率选择目标层：原油体积系数boOs原油粘度pm|W「闵孔参数一

射孔方位角«射开眺长度Lpp射孔掉忧化徵计结果►射孔弹型号孔费(孔/米】乱径〔mJ孔深(mJ834QQQQ7R射孔相位角rh射孔并产能比15R7尊首强，度降低京数偶)PTlR'AT小来3M-T1P4RRT1Y-1-RH1F.14,A,A,A,AlAlAF.F.47?：7：lAR-riP12T-DF46MIK-&CI181.2000000104305iE-02.T8200UUU560.15821.4952小米弓单-DF4&RD乂-1TO-1Bi.4gggggg&&4T23gE-02.834990078go.15742.1355lU2i-lJr4JOX-l-bUitsi.njyyyyybt^Hijhjji-u^.bb7UUUUUb.1ST1.4NU91S7-DP46BDX-1：ICI181.20000001043081E-02.782000005CIO.ISB'Zi1.537812T-BF46EDX161.2000000104308IE-02.78200000590.15681.3564102-Dr40BDX-5-£.0201.4999999SS4TZ39E-0Z.000000023so.156T2.6135知堂in?-1F.10QQQQQQQ4n3QF；4F-n2KRQQQQQQ7qn11：-lR?102-HF43BDX-1-9CI181.16999996826053E-02.65T00UUU590.15571.4B0-31O2-DP4OEDX-5-0O201.4gggg006647230E-O2.600000023Q0.15542.Tice89-DF40BDX-1161.09000001102686E-02.52200001490.1541.1153大孔径DH441-2G1.0E000007400303E0£.192000001•45.1511•4.■3：ni：n2.3.7防砂井产能预测及效果评价防砂后射的IPR曲线，预测不同生产压差下，fII_I挡前选中的射孔弹型号是：小米弹-UF+KBX-lfU~油井的产液量、防砂射孔后的表皮系数等数据。财油气井射孔参数优化设计软件当前选中油井：Test数据管理(日数据管理射孔参数忧化设计(2)防砂井产能预测及效果评价(②射:数据源防砂后射的IPR曲线，预测不同生产压差下，fII_I挡前选中的射孔弹型号是：小米弹-UF+KBX-lfU~油井的产液量、防砂射孔后的表皮系数等数据。财油气井射孔参数优化设计软件当前选中油井：Test数据管理(日数据管理射孔参数忧化设计(2)防砂井产能预测及效果评价(②射:数据源打开工程©基本数据射孔弹库回忧化设计压差设计强M十IPR曲线产琵选择目标层：生产压差iFOflFa)油井理想产液量Qw(t/d)射孔防砂后油井产濯星QI(t/d)钻井表皮系数Sd射孔表皮系数Sp防砂完井总表皮系数农1改亵生产压差，计算结果亵化临界压差计算、临界流速以及临界生产压差的计算。安全产池率CSTB/D）|5T6地E出砂时产池率（STE/D）[1470油彳产砂层厚度Cft）厂渤地层渗透率（安全产池率CSTB/D）|5T6地E出砂时产池率（STE/D）[1470油彳产砂层厚度Cft）厂渤地层渗透率（md）|2200表I动里切弹性模星〔psi）|1620000厂测试开发井数据选择目标层：0.008+；0.006，0.004二0.002J-：0.08正0.075-：0.07-：-0.065006-'0.055一：-0.05--：-套L加5』狙0.04-二%.035-：-0.03--0.025-：玲0.02-f0.015-：口m：0.06「0.055--0.05--0.045--0.04-0.035i0.03-ic0.025-0.02-0.015^0.01-0.005-MU-0.08r0.0750.070.0650.06•0.CI550.05-丑1.口45节0.04-%.035-0.03-0.025-■0.020.0150.01I0.005口-b0.0.22-0.2-0.14-」口.1E"0.14-卜皿qrn:厂IL0-1-■-